Gelişmekte olan bir organizmadaki hücreler, karaciğer, beyin veya başka bir şey olma kaderlerini belirlemek için sürekli olarak birbirleriyle kimyasal sinyaller alışverişi yaparak iletişim kurarlar. Bu karmaşık yazışmayı anlamak uzun zamandır zordu: her sinyalin her hücre tipinde kendine özgü bir şekilde çalıştığı düşünülüyordu, bu da her yolu ayrı ayrı titizlikle incelemeyi gerektiriyordu.
MIT'den bilim insanları tarafından geliştirilen yeni bir yapay zeka aracı olan IRIS, bu engeli aşıyor. Her sinyal yolunun benzersiz bir "parmak izi" – karakteristik bir gen aktivitesi paterni – bıraktığını keşfetti. Önemlisi, bu parmak izlerinin, hücre tipinden bağımsız olarak aynı yol için evrensel olduğu ortaya çıktı. Bu, bir hücrenin aldığı sinyallerin geçmişini artık çok daha hızlı ve etkili bir şekilde yeniden yapılandırılabileceği anlamına geliyor.
Bir sinir ağı olan IRIS, hücrenin genel gen aktivitesini analiz eder ve gelişimin belirli anlarında hangi sinyal yollarının aktif olduğunu tahmin eder. Model, binlerce embriyonik kök hücrenin çeşitli sinyal kombinasyonlarına verdiği tepkilere ilişkin devasa bir veri kümesi üzerinde eğitildi. Bu, yalnızca hücresel iletişimin temel mekanizmalarını daha derinlemesine anlamayı değil, aynı zamanda laboratuvarda kök hücre gelişimini yönetmek için pratik bir araç elde etmeyi de mümkün kılıyor.
Bilim insanları, IRIS'i akciğer hücrelerinin gelişimi için gereken sinyalleri tahmin etmek amacıyla zaten kullandılar. Deneyler, modelin tahminlerini doğrulayarak, astım veya kanser gibi hastalıkları incelemek ve yeni tedavi yöntemlerini test etmek için daha güvenilir laboratuvar akciğer dokusu modelleri oluşturmanın yolunu açtı.